井下瞬變電磁報告

.z.-----優(yōu)質(zhì)資料目錄TOC\o"1-2"\h\z\u224771.探測任務(wù)117551.1探測任務(wù)及目的1237502.探測方法原理1265502.1探測方法原理1161272.2礦井瞬變電磁的特點3138933.工作方法及技術(shù)要求4268173.1使用儀器及參數(shù)464793.2工作方法6155703.3技術(shù)措施8192533.4本次工作情況及質(zhì)量措施8112514.資料處理及解釋8168885.結(jié)論118656.存在問題及建議11-.z.-----優(yōu)質(zhì)資料**煤業(yè)運銷集團(tuán)同富新煤業(yè)**為平安生產(chǎn)，按照"有掘必探、有采必探〞的原則，委托**省地球物理化學(xué)勘查院〔以下簡稱**物化院〕對該礦10101輔助運輸順槽開口向里21m處前方100米半圓*圍地層賦水情況進(jìn)展井下瞬變電磁探測工作，**物化院于2013年10月14日進(jìn)展了井下現(xiàn)場資料采集工作，經(jīng)認(rèn)真處理分析，提交本次井下瞬變電磁探測報告。1.探測任務(wù)1.1探測任務(wù)及目的超前探根本測線4條，每條測線11個物理點，探測10101輔助運輸順槽開口向里21m處頂板，順層及底板的前方100米低阻體異常及分布*圍。為布置探防水鉆孔設(shè)計提供依據(jù)。2.探測方法原理2.1探測方法原理瞬變電磁法屬時間域電磁感應(yīng)方法。其探測原理是：在發(fā)送回線上供一個電流脈沖方波，在方波后沿下降的瞬間，產(chǎn)生一個向發(fā)射回線法線方向傳播的一次磁場，在一次磁場的鼓勵下，地質(zhì)體將產(chǎn)生渦流(見圖2-1)，其大小取決于地質(zhì)體的導(dǎo)電程度，在一次場消失后，該渦流不會立即消失，它將有一個過渡(衰減)過程(見圖2-2)。該過渡過程又產(chǎn)生一個衰減的二次磁場向地質(zhì)體內(nèi)傳播，由接收回線接收二次磁場，該二次磁場的變化將反映地質(zhì)體的電性分布情況。如按不同的延遲時間測量二次感生電動勢V(t)，就得到了二次磁場隨時間衰減的特性曲線。如果沒有良導(dǎo)體存在時，將觀測到快速衰減的過渡過程(見圖2-3)；當(dāng)存在良導(dǎo)體時，由于電源切斷的一瞬間，在導(dǎo)體內(nèi)部將產(chǎn)生渦流以維持一次場的切斷，所觀測到的過渡過程衰變速度將變慢，從而發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體的存在。圖2-1TEM探測原理圖2-2TEM衰減曲線〔探測的根據(jù)〕圖2-3半空間中的等效電流環(huán)瞬變電磁場在大地中主要以擴(kuò)散形式傳播，在這一過程中，電磁能量直接在導(dǎo)電介質(zhì)由于傳播而消耗，由于趨膚效應(yīng)，高頻局部主要集中在地表附近，且其分布*圍是源下面的局部，較低頻局部傳播到深處，且分布*圍逐漸擴(kuò)大。傳播深度：(1)傳播速度：(2)為傳播時間，為介質(zhì)電導(dǎo)率為真空中的磁導(dǎo)率。瞬變電磁的探測度與發(fā)送磁矩覆蓋層電阻率及最小可分辨電壓有關(guān)。由(2)式得：(3)時間與表層電阻率，發(fā)送磁矩之間的關(guān)系為：(4)為發(fā)送磁矩，為表層電阻率，為最小可分辨電壓，它的大小與目標(biāo)層幾何參數(shù)和物理參數(shù)，還有和觀測時間段有關(guān)。聯(lián)立(3)(4)式，可得：(5)上式為野外工程中常用來計算最大探測深度公式。瞬變電磁的探測度與發(fā)送磁矩，覆蓋層電阻率及最小可分辨電壓有關(guān)。采用晚期公式計算視電阻率：(6)式中(7)2.2礦井瞬變電磁的特點礦井瞬變電磁和地面瞬變電磁法的根本原理的一樣的，理論上也完全可以使用地面電磁法的一切裝置及采集參數(shù)，但受井下環(huán)境的影響，礦井瞬變電磁法與地面的TEM的數(shù)據(jù)采集與處理相比又有很大的區(qū)別。由于礦井軌道、高壓環(huán)境及小規(guī)模線框裝置的影響，在井下的探測深度很受限制，一般可以有效解釋100m左右。另外地面瞬變法為半空間瞬變響應(yīng)，這種瞬變響應(yīng)來自與地表以下半空間層，而礦井瞬變電磁法為全空間瞬變響應(yīng)，這種響應(yīng)來自回線平面上下〔或兩側(cè)〕地層，這對確定異常體的位置帶來很大的困難。實際資料解釋中，必須結(jié)合具體地質(zhì)和水文地質(zhì)情況綜合分析。具體來說礦井瞬變電磁法具有以下特點：1〕受礦井巷道的影響礦井瞬變電磁法只能采用邊長小于2m的多匝回線裝置，這與地面瞬變電磁法相比數(shù)據(jù)采集勞動強(qiáng)度小，測量設(shè)備輕便，工作效率高，本錢低。2〕采用小規(guī)?；鼐€裝置系統(tǒng)，因此為了保證數(shù)據(jù)的質(zhì)量、降低體積效應(yīng)的影響、提高勘探分辨率，特別是橫向分辨率，在布設(shè)測點時一定要控制點距，在考慮工作強(qiáng)度的情況盡可能的使測點密集。3〕井下測量裝置距離異常體更近，大大的提高測量信號的信噪比，經(jīng)經(jīng)歷說明，井下測量的信號強(qiáng)度比地面同樣裝置及參數(shù)設(shè)置的信號強(qiáng)10-100倍。井下的干擾信號相對于有用信號近似等于零，而地面測量信號在衰減到一定時間段接被干擾信號覆蓋，無法識別有用的異常信號。4〕地面瞬變電磁法勘探一般只能將線框平置于地面測量，而井下瞬變電磁法可以將線圈放置于巷道底板測量，探測底板一定深度內(nèi)含水性異常體垂向和橫向發(fā)育規(guī)律，也可以將線圈直立于巷道內(nèi)，當(dāng)線框面平行巷道掘進(jìn)前方，可進(jìn)展超前探測；當(dāng)線圈平行于巷道側(cè)面煤層，可探測工作面內(nèi)和頂?shù)装逡欢?圍內(nèi)含水低阻異常體的發(fā)育規(guī)律。另外礦井瞬變電磁法對高阻層的穿透能力強(qiáng)，對低阻層有較高的分辨能力。在高阻地區(qū)由于高阻屏蔽作用，如果用直流電法勘探要到達(dá)較大的探測深度，須有較大的極距，故其體積效應(yīng)就大，而在高阻地區(qū)用較小的回線可到達(dá)較大的探測深度，故在同樣的條件下TEM較直流電法的體積效應(yīng)小得多。3.工作方法及技術(shù)要求3.1使用儀器及參數(shù)本次探測使用的儀器為**地大華睿地學(xué)技術(shù)**生產(chǎn)的YCS200礦用瞬變電磁儀〔圖3-1〕。這套礦用瞬變電磁儀對低阻充水破碎帶反映特別靈敏、體積效應(yīng)小、縱橫向分辨率高，且施工快捷、效率高等優(yōu)點，既可以用于煤礦掘進(jìn)頭前方，也可以用于巷道側(cè)幫、煤層頂、底板等探測，為煤礦企業(yè)在生產(chǎn)過程中水患和導(dǎo)水構(gòu)造的超前預(yù)測預(yù)報提供技術(shù)手段。同時這套瞬變電磁儀系統(tǒng)可以通過加大發(fā)射功率的方法增強(qiáng)二次場，提高信噪比，從而加深勘探深度；通過屢次脈沖激發(fā)場的重復(fù)測量疊加和空間域?qū)掖胃采w技術(shù)的應(yīng)用提高信噪比，應(yīng)用于工作復(fù)雜、噪聲干擾大的煤礦井下水害超前預(yù)報使用，有效勘探深度能到達(dá)100米。圖3-1YCS200礦井瞬變電磁儀實物圖YCS200礦用本安型瞬變電磁儀-技術(shù)指標(biāo)參數(shù)發(fā)送電流強(qiáng)度≤4A電流脈沖寬度10ms、20ms、40ms電流發(fā)射頻率200Hz、25Hz、12.5Hz、6.25Hz、1.5625Hz、0.25Hz發(fā)射線圈規(guī)格1.5m×1.5m發(fā)射電壓9.6V疊加次數(shù)1～9999〔可選〕關(guān)斷時間0.5~300μs〔隨供電電流大小以及發(fā)送線圈不同而各異〕發(fā)射波形雙極性矩形波主控機(jī)軍用級工控機(jī)A/D轉(zhuǎn)換器16bit最小采樣間隔4μS動態(tài)*圍140dB本底噪聲≤600nV內(nèi)存256MB數(shù)據(jù)存儲4GB電子硬盤〔可擴(kuò)展〕端口1個USB2.0〔僅在地面使用〕顯示屏7″TFT彩色液晶顯示屏操作界面Windows*p電源內(nèi)置電池連續(xù)工作時間7小時以上尺寸335㎜×281㎜×216㎜〔長×寬×高〕重量4Kg工作溫度0℃～+40℃圖3-2YCS200礦井瞬變電磁儀技術(shù)參數(shù)3.2工作方法根據(jù)礦方要求，本次施工是在10101輔助運輸順槽開口向里21m處進(jìn)展探測。依次探測方向與水平夾角分別為45°、30°、0°、-30°共4個角度，每個角度由左側(cè)幫到右側(cè)幫順時針布設(shè)11個測點。(如圖3-3、3-4所示〕。本掘進(jìn)頭有效探測距離為100m，留設(shè)30m平安距離，本次探測的前方30m為本次探測盲區(qū)，掘進(jìn)到距離本掘進(jìn)頭70m處進(jìn)展下一次探測。圖3-3圖3-43.3技術(shù)措施本次勘探裝置類型采用重疊回線組合裝置，邊長1.5m的激發(fā)和接收正方形線圈，激發(fā)線圈匝數(shù)為16匝，接收線圈匝數(shù)為40匝。供電電流檔為2A，供電脈寬10ms。每個測點采用30次疊加方式提高信噪比，確保了原始數(shù)據(jù)的可靠性。3.4本次工作情況及質(zhì)量措施3.4.1本次工作情況本次主斜井井下物探共完成超前探根本測線4條，每條測線11個物理點。探測環(huán)境簡述：本次探測10101輔助運輸順槽開口向里21m處，頂板為鐵錨桿支護(hù)，鐵絲網(wǎng)護(hù)頂護(hù)壁，巷道內(nèi)有大型綜掘機(jī)一臺，位于迎頭前方1.5m處。以上干擾源對采集數(shù)據(jù)造成一定的干擾，影響解釋精度。3.4.2質(zhì)量保證措施井下數(shù)據(jù)采集采取以下質(zhì)量保證措施：1、數(shù)據(jù)采集前，儀器嚴(yán)格按說明書進(jìn)展標(biāo)定；對參與此項工程的人員加強(qiáng)質(zhì)量意識的教育與管理；嚴(yán)格按照ISO：9001及2000質(zhì)量管理體系的程序進(jìn)展施工，加強(qiáng)自檢與互檢。對不符合質(zhì)量要求的資料，查明原因，凡屬主觀因素造成的立即返工。2、根據(jù)地質(zhì)任務(wù)合理確定采樣延時、疊加次數(shù)、發(fā)射電流等儀器的參數(shù)設(shè)置；施工過程中時刻檢查儀器和導(dǎo)線的漏電情況，保證絕緣，防止觀測曲線發(fā)生畸變，造成解釋的錯誤。3、在施工過程中，盡量減少測線方位與點距的偏差。受巷道條件等的影響，及時調(diào)整點線距和測網(wǎng)密度，并及時重測，以便最大限度地消除偶然誤差而獲得可靠、豐富的地質(zhì)信息。4.資料處理及解釋礦井瞬變電磁法資料的根本處理過程是：數(shù)據(jù)整理、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與計算、視電阻率換算、時深轉(zhuǎn)換、繪制成果圖、異常確認(rèn)、根據(jù)地質(zhì)及水文資料進(jìn)展綜合解釋。資料解釋結(jié)合的地質(zhì)、鉆探和水文等資料。在具體解釋中還做到了：1、人工解釋與計算機(jī)解釋相結(jié)合；2、垂直斷面與水平切面解釋相結(jié)合；3、電性解釋與綜合地質(zhì)分析相結(jié)合。圖4-1瞬變電磁數(shù)據(jù)處理及解釋流程圖對現(xiàn)場施工的數(shù)據(jù)進(jìn)展分組，可得到45°、30°、0°、-30°四個層次的探測成果。通過對數(shù)據(jù)的處理，得到以下瞬變探測視電阻率分布成果圖。在下列圖中，坐標(biāo)〔0，0〕點表示探測體端點位于10101輔助運輸順槽開口向里21m處的位置，圖左表示探測體左側(cè)及左前方，右側(cè)表示探測體右側(cè)及右前方。圖中顯示了探測體從北向開場，按照順時針不同方位角和傾角的空間位置的視電阻率分布圖。在每幅圖中，依次用紅、黃、綠、藍(lán)代表不同的視電阻率值，顏色越接近紅色，表示視電阻率越高表示巖層相對含水性越弱，反之，顏色越接近藍(lán)色，表示視電阻率越低，該位置相對含水性越強(qiáng)。在圖中紅色虛線區(qū)域為低阻異常。由于瞬變電磁法探測具有低阻屏蔽的特性，真實的低阻區(qū)域可能小于圖中顯示的低阻*圍，所以由此得出的低阻*圍只能是相對值。瞬變電磁法只能探測低阻區(qū)域的最近距離，而不能確定低阻區(qū)域的最遠(yuǎn)邊界，所以實際工作中只能圈定低阻*圍的最近距離。從圖4-2頂板45o超前探測視電阻率擬斷面圖中可以看出，在有效探測深度為100m*圍之內(nèi)，未發(fā)現(xiàn)明顯的相對低阻異常。圖4-2頂板45o超前探測視電阻率擬斷面圖從圖4-3頂板30°超前探測視電阻率擬斷面圖中可以看出，在有效探測深度為100m*圍之內(nèi)，未發(fā)現(xiàn)明顯的相對低阻異常。圖4-3頂板30°超前探測視電阻率擬斷面圖從圖4-4順層0°超前探測視電阻率擬斷面圖中可以看出在有效探測深度為100m*圍之內(nèi)，未發(fā)現(xiàn)明顯的相對低阻異常。圖4-4順層0o超前探測視電阻率擬斷面從圖4-5底板30o超前探測視電阻率擬斷面圖中可以看出，在有效探測